Гибернирует суслик, гибернирует ежик, гибернирует даже летучая мышь. В зимнюю спячку (гибернацию) помимо сусликов впадают и многие другие грызуны, из однопроходных – ехидны, из сумчатых – соневидный опоссум и горный кускус, из пернатых – американский белогорлый козодой. Гибернируют и приматы – толстохвостый лемур и некоторые другие крысиные лемуры, некоторые мышиные лемуры, а также медленный лори. В отряде хищных тоже есть «зимние сони» (их гибернацию так и называют – «зимний сон»): барсук, енот-полоскун и енотовидная собака, а самые крупные гибернаторы – конечно же, медведи (хотя мы слишком мало знаем о китах, чтобы говорить об этом уверенно). Однако зимний сон – не просто долгий сон. «Гибернация столь сложна, что требует многоуровневых адаптаций», – утверждает нейрофизиолог Елена Грачева из Йельского университета (США), соавтор обзорного исследования физиологии гибернации.
Медвежья спячка отличается от других гибернаций. Многие млекопитающие гибернируют строго по расписанию, ориентируясь на долготу дня. Медведи же сами решают, когда им засыпать и просыпаться, с учетом множества факторов – от доступности пищи до температуры окружающей среды. Барибалы в окрестностях Дуранго, штат Колорадо (США), гибернируют от четырех до семи месяцев: пожилые особи и самки с детенышами – дольше, молодые медведи без медвежат – меньше; при этом каждый лишний градус Цельсия в средневесеннем температурном минимуме ускоряет выход из спячки на 3,5 суток. Бурые медведи в Швеции, когда бы и куда бы ни залегали в спячку, будь то пещера, корни деревьев или распаханный муравейник, также ждут определенной температуры (среднесуточные 5°C), чтобы покинуть берлогу, хотя неприятная капель в подснежии может дополнительно повлиять на решение прекратить гибернацию.
По мере того как зимы будут становиться теплее, медведи станут выходить из спячки раньше. Уже сейчас известны случаи, когда разбуженные преждевременным потеплением мишки околачиваются зимой в поселках и околицах, опрокидывая мусорные баки и напрашиваясь на неприятности. Косолапые ранние «пташки» рискуют попасть под грузовик с автобусом, нарваться на охотника за рябчиками, пасть жертвой лютого медведоеда. «У медведей почти что стопроцентная выживаемость во время спячки, в противном случае для них это опасный мир», – считает биолог Хизер Джонсон, ведущий автор исследования колорадских барибалов.
Резкое глобальное потепление может привести и к резкому медвежьему ожирению. Во время спячки медведи теряют 30–40% веса. Но если в течение нескольких лет подряд они станут просыпаться слишком рано, то осенние нагулянные центнеры из года в год будут оказываться недорастраченными за зиму, а сверх них еще наложатся лишние килограммы весеннего пригула. «Медведи могут растолстеть и станут восприимчивыми к диабету, прямо как мы», – вздыхает Елена Грачева.
В конце концов они, конечно, адаптируются. Барибалы живут и в болотах Флориды, и в лесах Мексики, а бурые медведи встречаются и на юге Европы, где морозно-снежные зимы канули в лето по окончании ледникового периода. Иные медведы теплых климатов и вовсе отказались от упячки: в Греции и Хорватии лишь беременные самки практикуют гибернацию, уверяет ветеринар Алина Эванс, ведущий автор исследования шведских буромишек.
Медвежья гибернация отличается от прочих и в физиологическом аспекте. Если, к примеру, американские суслики на время спячки остывают до -3°C, то медведи почти не теряют тепла своих тел, однако обмен веществ и частота сердцебиений у них заметно падают. Так, у барибалов в искусственных берлогах метаболизм снижается до 25% от нормы, а пульс – с 55 до 9 ударов в минуту, при этом температура тела остается на уровне 30–36°C. Елена Грачева подозревает, что сусличья спячка медведям не походит, потому что для обратного нагревания столь дородных телес пришлось бы затратить слишком много энергии. Вместо этого они поддерживают температуру шерстью и жиром, свернувшись калачом в берлоге, и лишь изредка дрожат-трясутся для разгона крови.
«Они забираются внутрь, два-три раза поворочаются и засыпают на полгода, просыпаясь раз в несколько дней, чтобы перевернуться на другой бочок, – говорит зоолог Брайан Барнс из Аляскинского университета в Фэрбенксе (США), руководитель указанного исследования. – Гибернация прощупывает пределы возможного с точки зрения функционирования млекопитающих». Медведицы во время спячки еще и медвежат грудных вскармливают, используя свои запасы жира и воды, а сами не питаются и не пьют, только лапу сосут, да и то не от голода, а из-за зуда линяющей кожи.
Людям пришлось бы несладко на месте медведя. Когда они подолгу лежат на больничной койке или летят месяцами на Марс, их мышцы хилеют, а кости истончаются. Медведям в этом плане повезло: как недавно выяснила научная группа Барнса, их гены, связанные с разрушением костной ткани, отключаются во время гибернации! В перспективе это открытие могло бы помочь в профилактике остеопороза, облегчении долговременного постельного режима (ближайший человеческий аналог гибернации на данный момент) и многолетних полетов на Сатурн (применительно к межпланетным путешествиям гибернация уже изучается). Любопытно, но антропологи не исключают, что наши древние родственники Homo heidelbergensis ежегодно залегали в сезонную спячку в испанской пещере Сима-де-лос-Уэсос на пике ледниковья 430 тысяч лет назад и страдали из-за этого множественными патологиями.
Спящие барибалы, суслики и прочие гибернаторы в каком-то смысле похожи на людей с болезнями Альцгеймера и Паркинсона: и у тех и у других в мозгу избыточно фосфорилируются тау-белки, формирующие нейрофибриллярные клубки. Но если для больных это напасть, усугубляющая нейродегенерацию, то для гибернаторов это своего рода защита нейронов во время длительной неактивности. Что удивительно, по выходе из спячки мозги этих животных полностью очищаются от клубков и не демонстрируют каких-либо признаков патологии – и память, и моторные навыки остаются в норме. В исследовании 2021 года мышей с подобием болезни Альцгеймера вводили в искусственную гибернацию и затем выводили из нее, что приводило к усилению мозговых связей и улучшало мышиную память. Авторы исследования полагают, что возможно разработать медикаментозный когнитивный бустер для терапии нейродегенеративных заболеваний и без всякой гибернации, но ключик к достижению припрятан именно в гибернационных моделях. «Изучение медведей и сурков может поведать нам нечто весьма фундаментальное о том, как функционирует нервная система человека», – полагает Елена Грачева, много работавшая с сусликами.
Для интенсивной терапии гибернация также может пригодиться. Инфаркты и инсульты резко сокращают поступление кислорода и питательных веществ в мозг, последствия чего можно было бы смягчить, погрузив пациента в спячкоподобное состояние. Особенно эффективной такая терапия может стать в первый час после удара, когда изменения в мозге еще обратимы, – медики называют его «золотым часом». Если бы доктора смогли воспроизвести гибернацию, с тем чтобы потребности мозга не превышали дефицитного снабжения ресурсами, «тот золотой час превратился бы в золотую неделю или три недели», говорит Брайан Барнс. Два года назад был предложен эксперимент, в котором комбинация психолептика прометазина и нейролептика хлорпромазина индуцирует у пациентов с инсультом подобие гибернации, так что все это можно будет проверить. Можно также вколоть себе это зелье и улететь на Нептун… хотя это уже как будто и не о гибернации вовсе.
Текст: Виктор Ковылин. По материалам Knowable Magazine и др.
Вас также могут заинтересовать статьи:
Уссурийские трубконосы залегают в спячку прямо в снег, как белые медведицы
Заманивая медведей, лососи благоприятствуют грызунам и заманихе
Подснежие – экосистема, о которой вы не слышали
Что-то похожее на гибернацию используют реаниматологи, когда ребёнок рождается в асфиксии. Метод называется лечебная гипотермия, успешно практикуется в перинатальных центрах!